import common.TreeNode;

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;

/**
 * 102. Binary Tree Level Order Traversal 层序遍历
 * https://leetcode-cn.com/problems/binary-tree-level-order-traversal/
 */
class BinaryTreeLevelOrderTraversal {
    /**
     * 方法：levelOrder 使用BFS进行二叉树的层序遍历
     * 
     * Args:
     *   root: 二叉树的根节点
     * 
     * Returns:
     *   List<List<Integer>>: 层序遍历结果,每个子列表包含同一层的节点值
     * 
     * Time: O(N), N为节点数,每个节点只会被访问一次
     * 
     * Space: O(W), W为二叉树的最大宽度,在最坏情况下,队列中会存储一层中的所有节点
     */
    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        if(root == null) return List.of();
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        List<TreeNode> cur = List.of(root);
        while(!cur.isEmpty()){
            List<TreeNode> nxt = new ArrayList<>();
            List<Integer> vals = new ArrayList<>(cur.size());
            for(TreeNode node : cur){
                vals.add(node.val);
                if (node.left != null){
                    nxt.add(node.left);
                    nxt.add(node.right);
                }
            }
            cur = nxt;
            ans.add(vals);
        }
        return ans;
    }

    /**
     * 方法：levelOrder2 使用队列进行二叉树的层序遍历
     * 
     * Args:
     *   root: 二叉树的根节点
     * 
     * Returns:
     *   List<List<Integer>>: 层序遍历结果,每个子列表包含同一层的节点值
     * 
     * Time: O(N), N为节点数,每个节点只会被访问一次
     * 
     * Space: O(W), W为二叉树的最大宽度,在最坏情况下,队列中会存储一层中的所有节点
     */
    public List<List<Integer>> levelOrder2(TreeNode root) {
        if(root == null) return List.of();
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        Queue<TreeNode> queue = new ArrayDeque<>();
        queue.offer(root);
        while(!queue.isEmpty()) {
            List<Integer> level = new ArrayList<>();
            int levelSize = queue.size();
            for(int i = 0; i < levelSize; i++) {
                TreeNode node = queue.poll();
                level.add(node.val);
                if(node.left != null) queue.offer(node.left);
                if(node.right != null) queue.offer(node.right);
            }
            ans.add(level);
        }
        return ans;
    }
    public List<List<Integer>> levelOrder1(TreeNode root) {
        if(root == null) return List.of();
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        Queue<TreeNode> queue =  new ArrayDeque<>();
        queue.add(root);
        while(!queue.isEmpty()){
            List<Integer> vals = new ArrayList<>();
            int n = queue.size();
            while(n-- > 0){
                TreeNode node = queue.poll();
                vals.add(node.val);
                if(null != node.left) queue.add(node.left);
                if(null != node.right) queue.add(node.right);
            }
            ans.add(vals);
        }
        return ans;
    }
}